1. はじめに
ポリスチレン粒子断熱モルタルは、建物の外壁断熱材としてよく使われる材料です。ポリスチレン粒子 (EPS) と従来のモルタルの利点を組み合わせており、優れた断熱効果と機械的特性を提供します。総合的な性能をさらに向上させるため、特に接着性、耐クラック性、施工性能を高めるために、再分散性ラテックスパウダー（RDP）が添加されることがよくあります。 RDP は、水に再分散できる粉末状のポリマーエマルジョンです。
2. 再分散性ラテックスパウダー（RDP）の概要
2.1 定義と特性
再分散性ラテックスパウダーは、乳化重合により得られたポリマーエマルションを噴霧乾燥して得られる粉末である。水に再分散して、良好な膜形成特性と接着特性を備えた安定したエマルジョンを形成できます。一般的な RDP には、エチレン-酢酸ビニル共重合体 (EVA)、アクリレート共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体 (SBR) などがあります。
2.2 主な機能
RDP は建材に広く使用されており、次の機能があります。
接着力の強化：優れた接着性能を発揮し、モルタルと下地、モルタルとポリスチレン粒子の接着を強化します。
耐ひび割れ性向上：柔軟なポリマー皮膜を形成することでモルタルの耐ひび割れ性を向上させます。
施工性能の向上：モルタルの柔軟性と施工流動性が向上し、塗り伸ばしや平準化が容易になります。
耐水性・耐凍結融解性の向上：モルタルの耐水性・耐凍結融解サイクル性を向上させます。
3. ポリスチレン粒子断熱モルタルへのRDPの適用
3.1 接着強度の向上
ポリスチレン粒子断熱モルタルでは、接着力が重要な性能です。ポリスチレン粒子自体が疎水性の物質であるため、モルタル母材から脱落しやすく、断熱システムの破壊につながります。 RDPを添加すると、モルタル内に形成されたポリマーフィルムがポリスチレン粒子の表面を効果的に覆い、ポリスチレン粒子とモルタルマトリックス間の結合面積が増加し、界面結合力が向上します。
3.2 耐クラック性の向上
RDPにより形成される高分子膜は柔軟性が高く、モルタル内部に網目構造を形成し、ひび割れの拡大を防止します。また、高分子フィルムは外力によって発生する応力を吸収することができるため、熱膨張収縮によるクラックを効果的に防止できます。
3.3 施工性能の向上
ポリスチレン粒子断熱モルタルは流動性が悪く、施工時に広がりにくい傾向があります。 RDPの添加によりモルタルの流動性と作業性が大幅に向上し、モルタルの施工が容易となり施工効率が向上します。さらに、RDP はモルタルの偏析を軽減し、モルタル成分の分布をより均一にすることもできます。
3.4 耐水性・耐久性の向上
ポリスチレン粒子断熱モルタルは、長期使用において雨水による断熱層の浸食を防ぐため、良好な耐水性が必要です。 RDP は、その膜形成特性によりモルタル内に疎水性層を形成し、モルタル内への湿気の侵入を効果的に防ぎます。さらに、RDP が提供する柔軟なフィルムは、モルタルの不凍特性と解凍特性を強化し、断熱モルタルの耐用年数を延長することもできます。
4. 作用機序
4.1 皮膜形成効果
RDP を乳鉢中で水に再分散させた後、ポリマー粒子が徐々に 1 つに融合して連続ポリマー膜を形成します。この膜はモルタルの小さな孔を効果的に密閉し、湿気や有害物質の侵入を防ぎ、粒子間の結合力を強化します。
4.2 インターフェース効果の強化
モルタルの硬化プロセス中に、RDP がモルタルとポリスチレン粒子の間の界面に移動して界面層を形成することがあります。この高分子フィルムは強力な接着力を持っており、ポリスチレン粒子とモルタルマトリックスの結合力を大幅に向上させ、界面クラックの発生を低減します。
4.3 柔軟性の向上
RDPはモルタル内部に柔軟なネットワーク構造を形成することでモルタル全体の柔軟性を高めます。この柔軟なネットワークにより外部応力が分散され、応力集中が軽減され、モルタルの耐ひび割れ性や耐久性が向上します。
5. RDP追加の効果
5.1 適正添加量
添加する RDP の量は、ポリスチレン粒子断熱モルタルの性能に大きな影響を与えます。一般に、添加される RDP の量は、セメント質材料の総質量の 1 ～ 5% です。添加量が適度であれば、モルタルの接着強度、耐ひび割れ性、施工性を大幅に向上させることができます。ただし、過剰な添加はコストの増加やモルタルの硬度や圧縮強度に影響を与える可能性があります。
5.2 添加量と性能の関係
接着強度：RDPの添加量の増加に伴いモルタルの接着強度は徐々に増加しますが、一定の割合に達すると、それ以上添加量を増加しても接着強度の向上効果は限定的になります。
耐亀裂性: 適切な量の RDP はモルタルの耐亀裂性を大幅に改善できますが、添加が少なすぎても多すぎても最適な効果に影響を与える可能性があります。
施工性：RDPはモルタルの流動性や作業性を向上させますが、過剰に添加するとモルタルの粘度が高くなりすぎて施工に支障をきたします。
6. 実用化と効果
6.1 施工事例
実際のプロジェクトでは、RDP は外断熱システム (EIFS)、漆喰モルタル、接着モルタルなどに広く使用されています。例えば、大型商業施設の外壁断熱工事では、ポリスチレン粒子断熱モルタルにRDPを3％添加することにより、モルタルの施工性と断熱効果が大幅に向上し、施工中のひび割れリスクが軽減されました。効果的に削減されました。
6.2 実験による検証
実験研究では、RDP を添加したポリスチレン粒子断熱モルタルは、28 日で接着強度、圧縮強度、耐亀裂性が大幅に向上することが示されました。 RDPを含まない対照サンプルと比較して、RDPを添加したサンプルの接合強度は30〜50％増加し、耐クラック性は40〜60％増加しました。
再分散性ラテックスパウダー (RDP) は、ポリスチレン粒子断熱モルタルに重要な応用価値があります。接着強度の向上、耐ひび割れ性の向上、施工性の向上、耐水性・耐久性の向上など、断熱モルタルの総合性能を効果的に向上させます。実際の応用では、RDP を適切に添加すると、断熱システムの安定性と耐久性が大幅に向上し、建物の省エネと構造の安全性が重要に保証されます。
投稿日時: 2024 年 6 月 19 日